我国作物种业数字化发展、成效、困境与前瞻.pdf

中 国 农 业 科 技 导 报 2022 24 12 25 32 Journal of Agricultural Science and Technology 我 国 作 物 种 业 数 字 化 发 展 成 效 困 境 与 前 瞻 范 贝 贝 李 瑾 马 晨 北 京 市 农 林 科 学 院 信 息 技 术 研 究 中 心 北 京 100097 摘 要 种 业 作 为 农 业 现 代 化 的 基 础 产 业 推 动 种 业 振 兴 已 经 成 为 我 国 战 略 科 技 体 系 构 建 和 推 动 乡 村 全 面 振 兴 的 核 心 任 务 之 一 数 字 科 技 在 种 业 全 产 业 链 的 不 断 渗 透 为 种 业 突 破 发 展 瓶 颈 实 现 育 种 专 业 化 生 产 标 准 化 服 务 综 合 化 管 理 信 息 化 技 术 装 备 精 准 化 带 来 了 新 途 径 我 国 已 初 步 实 现 数 字 技 术 与 育 种 繁 种 制 种 产 业 推 广 等 多 方 面 的 融 合 但 对 比 欧 美 发 达 国 家 和 地 区 已 经 进 入 智 能 设 计 育 种 4 0 时 代 的 现 状 我 国 育 种 技 术 研 发 仍 处 于 种 业 2 0 时 代 至 3 0 时 代 之 间 育 繁 推 管 服 全 产 业 链 数 字 化 发 展 水 平 较 低 的 问 题 依 然 突 出 面 对 智 能 化 精 准 化 等 发 展 态 势 应 重 点 鼓 励 数 字 科 技 与 分 子 育 种 常 规 育 种 技 术 的 融 合 创 新 研 究 全 面 铺 开 商 业 化 育 种 软 件 与 平 台 的 应 用 推 动 种 业 数 字 化 营 销 推 广 服 务 与 管 理 体 系 的 全 面 建 立 关 键 词 作 物 育 种 种 业 数 字 化 种 业 大 数 据 种 业 振 兴 doi 10 13304 j nykjdb 2022 0579 中 图 分 类 号 S 1 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 1008 0864 2022 12 0025 08 Digital Development of China s Crop Industry Achievements Difficulties and Prospects FAN Beibei LI Jin MA Chen Information Technology Research Center Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Beijing 100097 China Abstract As the basic industry of agricultural modernization promoting the revitalization of seed industry has become one of the core tasks of building China s strategic science and technology system and promoting the overall revitalization of rural areas China has initially realized the integration of digital technology with breeding complex seed production industrial extension and other aspects However compared with the status quo that developed countries and region in Europe and the United States have entered the 4 0 era of intelligent design breeding China s breeding technology research and development is still in the 2 0 era to 3 0 era of the seed industry In the face of the development trend of intelligent breeding and seed breeding precision seed industry promotion and service and in depth seed industry big data collection the integration and innovation research of digital technology molecular breeding and conventional breeding technology and in depth development of multiple genetics should be encouraged The big data mining and analysis application of commercial breeding software and platforms and the comprehensive establishment of the digital marketing and management system should be promoted Key words crop breeding seed industry digitization big data of seed industry seed industry revitalization 当 前 以 大 数 据 云 计 算 区 块 链 物 联 网 5G 等 技 术 为 核 心 的 数 字 科 技 正 在 加 速 向 农 村 各 领 域 渗 透 发 展 根 据 第 48 次 中 国 互 联 网 络 发 展 状 况 统 计 报 告 与 2020 全 国 县 域 数 字 农 业 农 村 发 展 水 平 评 价 报 告 数 据 截 至 2021 年 6 月 我 国 农 村 网 民 规 模 达 到 2 97 亿 农 村 地 区 互 联 网 普 及 率 为 59 2 2020 年 县 域 农 业 农 村 信 息 化 发 展 总 体 水 平 达 37 9 数 字 科 技 开 始 对 传 统 农 业 各 领 域 各 环 节 展 开 全 方 位 全 角 度 全 链 条 的 数 字 化 改 造 为 提 高 全 要 素 生 产 率 助 推 农 村 经 济 社 会 实 现 动 能 转 换 和 高 质 量 发 展 提 供 了 新 方 法 与 新 手 段 种 业 作 为 农 业 发 展 的 芯 片 和 农 业 现 代 化 的 基 础 收 稿 日 期 2022 07 11 接 受 日 期 2022 09 24 基 金 项 目 北 京 市 产 业 经 济 与 政 策 创 新 团 队 项 目 BAIC11 2022 北 京 市 博 士 后 工 作 经 费 项 目 联 系 方 式 范 贝 贝 E mail fanbeibei2013 通 信 作 者 李 瑾 E mail 505322943 中 国 农 业 科 技 导 报 24 卷 产 业 在 国 家 战 略 科 技 体 系 中 具 有 先 导 性 核 心 性 引 领 性 地 位 自 党 的 十 九 大 提 出 乡 村 振 兴 战 略 以 来 数 字 科 技 与 分 子 标 记 转 基 因 基 因 编 辑 分 子 设 计 育 种 等 现 代 生 物 技 术 开 始 融 合 推 动 了 育 种 专 业 化 生 产 标 准 化 服 务 综 合 化 管 理 信 息 化 技 术 装 备 精 准 化 发 展 为 加 快 推 进 种 业 振 兴 实 现 种 业 科 技 自 立 自 强 种 源 自 主 可 控 提 供 了 有 效 支 撑 尤 其 是 十 四 五 规 划 开 局 起 步 之 后 十 四 五 推 进 农 业 农 村 现 代 化 规 划 十 四 五 现 代 种 业 提 升 工 程 建 设 规 划 十 四 五 全 国 种 植 业 发 展 规 划 等 相 关 政 策 性 文 件 与 规 划 相 继 出 台 均 将 种 业 全 链 条 大 数 据 的 研 发 与 深 度 应 用 数 字 化 智 能 育 种 辅 助 平 台 建 设 种 业 智 慧 化 监 管 与 服 务 等 内 容 作 为 推 进 种 业 现 代 化 发 展 核 心 以 数 字 科 技 赋 能 种 业 全 面 振 兴 已 经 逐 渐 成 为 普 遍 共 识 和 重 点 方 向 由 于 种 业 数 字 化 发 展 刚 刚 起 步 因 此 在 研 发 与 应 用 等 多 个 环 节 仍 存 在 诸 多 短 板 与 不 足 对 种 业 全 面 振 兴 的 支 撑 效 能 仍 显 不 足 本 文 研 判 国 内 外 种 业 数 字 化 技 术 研 发 现 状 剖 析 数 字 科 技 在 种 业 产 业 全 链 条 中 的 应 用 现 状 提 炼 我 国 种 业 数 字 化 发 展 的 核 心 短 板 对 种 业 数 字 化 发 展 前 瞻 态 势 进 行 分 析 旨 在 为 种 业 数 字 化 发 展 路 径 提 供 思 路 和 参 考 1 研 发 与 应 用 种 业 数 字 化 发 展 现 状 1 1 国 外 种 业 数 字 化 技 术 研 发 现 状 美 国 以 色 列 欧 盟 等 发 达 国 家 或 地 区 在 21 世 纪 初 已 初 步 实 现 了 大 数 据 人 工 智 能 云 计 算 物 联 网 等 新 型 互 联 网 技 术 与 种 业 发 展 的 融 合 在 育 种 技 术 研 发 繁 种 制 种 商 业 化 育 种 以 及 种 业 产 业 链 发 展 等 方 面 实 现 了 较 大 的 技 术 创 新 和 突 破 研 发 了 一 系 列 智 能 育 种 设 备 及 试 验 设 计 和 种 业 管 理 软 件 与 平 台 建 立 了 作 物 智 能 设 计 育 种 技 术 体 系 已 经 迈 入 了 常 规 育 种 生 物 技 术 信 息 技 术 人 工 智 能 的 育 种 4 0 时 代 1 人 工 智 能 及 大 数 据 技 术 推 动 多 重 组 学 研 究 实 现 新 突 破 如 美 国 新 兴 的 人 工 智 能 公 司 Atomwise 研 发 了 AtomNet 技 术 2 通 过 强 大 的 深 度 学 习 算 法 和 超 级 计 算 机 分 析 百 万 个 潜 在 的 作 物 保 护 产 品 分 子 预 测 分 子 可 能 对 控 制 疾 病 和 害 虫 产 生 的 积 极 影 响 通 过 识 别 模 式 判 断 分 子 间 的 相 互 作 用 对 缩 短 前 期 研 发 时 间 及 时 推 出 高 种 植 收 益 的 新 产 品 具 有 重 要 作 用 3 以 色 列 NRGene 研 发 的 GenoMAGIC TM 和 DeNovoMAGIC TM 平 台 能 够 分 析 玉 米 小 麦 大 豆 蔬 菜 等 作 物 海 量 的 基 因 组 数 据 鉴 别 出 广 泛 的 序 列 多 态 性 和 单 体 型 使 基 因 组 选 择 和 性 状 定 位 更 加 高 效 且 能 够 更 简 便 地 接 触 到 有 益 性 状 相 对 应 的 基 因 组 序 列 进 而 使 基 因 组 选 择 和 性 状 定 位 更 加 高 效 比 利 时 CropDesign 公 司 研 发 的 作 物 表 型 性 状 监 测 平 台 TraitMill 可 高 通 量 自 动 化 获 取 和 分 析 包 括 地 上 部 生 物 量 株 高 总 粒 数 结 实 率 粒 重 和 收 获 指 标 等 植 物 表 型 信 息 并 实 现 作 物 表 型 特 征 的 大 规 模 自 动 化 分 析 4 自 动 化 控 制 的 分 析 仪 器 和 机 械 设 备 研 发 与 制 造 也 是 欧 美 种 业 巨 头 发 展 的 核 心 极 大 地 提 高 了 育 种 试 验 规 模 和 研 发 效 率 如 奥 地 利 Wintersteiger 公 司 和 美 国 ALMACO 公 司 研 发 的 田 间 数 字 化 育 种 实 验 产 品 与 装 备 涵 盖 从 小 区 规 划 选 种 排 种 精 量 播 种 小 区 精 量 收 获 快 速 测 产 和 品 种 监 测 小 区 收 获 籽 粒 分 包 等 流 程 可 对 试 验 测 试 环 境 进 行 全 面 的 数 据 采 集 和 分 析 再 通 过 统 一 的 数 字 化 管 理 平 台 进 行 挖 掘 5 在 商 业 化 育 种 技 术 研 发 方 面 先 锋 孟 山 都 先 正 达 等 跨 国 种 业 公 司 均 开 发 了 各 自 的 育 种 资 料 分 析 与 试 验 数 据 统 计 分 析 软 件 系 统 与 平 台 实 现 了 海 量 数 据 的 管 理 和 利 用 实 现 了 种 业 育 繁 推 管 服 全 产 业 链 模 块 的 数 据 集 成 管 理 与 应 用 1 2 我 国 作 物 种 业 数 字 化 进 展 1 2 1 国 内 种 业 数 字 化 技 术 研 发 现 状 近 年 来 我 国 政 府 研 究 机 构 和 种 业 企 业 也 正 在 逐 渐 加 大 数 字 技 术 与 育 种 繁 种 制 种 产 业 化 等 多 方 面 的 融 合 并 取 得 了 一 系 列 的 技 术 创 新 与 突 破 在 作 物 育 种 技 术 研 发 方 面 通 过 自 主 研 发 的 软 件 或 模 型 采 用 人 工 智 能 技 术 和 深 度 学 习 算 法 对 表 型 组 基 因 组 转 录 组 代 谢 组 等 不 同 组 学 的 数 据 开 展 了 自 动 提 取 整 合 与 关 联 分 析 作 物 智 能 设 计 育 种 取 得 了 显 著 进 展 2020 年 华 中 农 业 大 学 开 发 了 玉 米 属 多 组 学 综 合 数 据 库 收 录 了 4 个 玉 米 基 因 组 和 1 个 大 刍 草 基 因 组 包 括 基 因 组 学 模 块 变 异 模 块 遗 传 学 模 块 群 体 模 块 表 型 遗 传 学 模 块 等 多 重 组 学 数 据 资 源 内 嵌 了 数 据 检 索 分 析 和 可 视 化 工 具 可 直 观 地 对 多 重 组 学 数 据 进 行 检 索 和 智 能 分 析 6 中 国 农 业 大 学 农 学 院 于 2021 年 研 发 了 基 2612 期 范 贝 贝 等 我 国 作 物 种 业 数 字 化 发 展 成 效 困 境 与 前 瞻 因 组 优 化 设 计 模 型 GOVS 结 合 基 因 组 选 择 以 及 双 单 倍 体 诱 导 技 术 可 以 指 导 育 种 家 利 用 最 少 的 遗 传 材 料 最 短 的 育 种 周 期 最 大 限 度 地 聚 合 优 势 等 位 基 因 加 速 推 动 了 我 国 玉 米 智 能 设 计 育 种 技 术 体 系 的 建 立 7 2022 年 浙 江 大 学 依 托 设 计 育 种 会 聚 研 究 计 划 建 成 了 国 内 领 先 作 物 基 因 组 大 数 据 育 种 分 析 平 台 平 台 数 据 库 收 集 了 国 内 外 近 6 000 份 常 见 水 稻 品 种 的 基 因 组 重 测 序 数 据 及 变 异 信 息 3 000 份 水 稻 品 种 的 46 类 表 型 数 据 并 提 供 了 重 要 基 因 组 资 源 在 线 分 析 模 块 北 京 市 农 林 科 学 院 信 息 技 术 研 究 中 心 谷 丰 光 电 等 科 研 机 构 与 企 业 研 发 的 作 物 表 型 高 通 量 获 取 平 台 作 物 籽 粒 及 果 穗 自 动 化 考 种 系 统 等 技 术 产 品 与 装 备 实 现 了 作 物 表 型 数 据 的 自 动 化 高 通 量 连 续 获 取 和 基 于 多 传 感 器 的 作 物 表 型 指 标 智 能 解 析 8 在 繁 制 种 技 术 研 发 方 面 部 分 科 研 机 构 或 公 司 设 计 和 研 发 了 应 用 于 田 间 试 验 制 种 生 产 和 种 子 加 工 等 方 面 的 数 字 化 和 自 动 化 的 系 统 和 装 备 如 国 家 农 业 智 能 装 备 工 程 技 术 研 究 中 心 基 于 北 斗 研 发 的 农 机 自 动 导 航 与 作 业 精 准 测 控 关 键 技 术 突 破 了 农 机 作 业 复 杂 工 况 自 适 应 的 自 动 导 航 技 术 瓶 颈 建 立 了 全 程 机 械 化 作 业 智 能 监 测 技 术 体 系 9 在 商 业 化 育 种 技 术 研 发 方 面 自 2017 年 以 后 金 种 子 育 种 云 平 台 百 奥 云 数 字 育 种 服 务 平 台 华 智 育 种 管 家 等 商 业 化 育 种 软 件 和 数 据 平 台 相 继 上 线 运 行 服 务 面 向 国 内 大 型 育 种 企 业 和 科 研 院 所 提 供 种 质 资 源 管 理 试 验 规 划 性 状 采 集 APP 品 种 选 育 品 种 区 试 系 谱 管 理 数 据 分 析 基 于 无 线 电 射 频 识 别 radio frequency identification RFID 电 子 标 签 的 育 种 全 程 可 追 溯 等 服 务 1 2 2 作 物 育 种 数 字 化 应 用 种 质 资 源 库 建 设 是 推 动 种 业 可 持 续 发 展 的 重 要 手 段 之 一 也 是 全 面 实 施 种 业 振 兴 行 动 的 核 心 内 容 早 在 1991 年 我 国 就 自 主 开 发 了 国 家 农 作 物 种 质 资 源 数 据 库 系 统 涵 盖 了 粮 食 纤 维 蔬 菜 等 300 多 种 47 万 份 种 质 信 息 并 提 供 数 据 查 询 数 据 分 析 资 源 地 图 等 在 线 服 务 在 十 三 五 期 间 共 面 向 科 研 院 所 企 业 生 产 单 位 和 社 会 工 作 开 展 信 息 共 享 128 9 万 人 次 10 在 部 分 大 型 种 业 企 业 和 科 研 机 构 中 高 通 量 作 物 表 型 采 集 平 台 智 能 考 种 分 析 仪 器 大 数 据 育 种 分 析 平 台 智 能 检 测 辅 助 仪 器 设 备 等 智 能 软 件 装 备 与 平 台 已 经 初 步 应 用 在 育 种 数 据 获 取 解 析 存 储 管 理 应 用 等 各 环 节 促 使 育 种 工 作 便 捷 化 智 能 化 高 效 化 国 内 大 型 种 业 企 业 和 科 研 机 构 如 隆 平 高 科 北 大 荒 垦 丰 种 业 中 国 农 业 科 学 院 等 在 育 种 材 料 品 种 选 育 系 谱 追 溯 品 种 测 试 田 间 性 状 试 验 采 集 长 时 段 数 据 分 析 等 常 规 育 种 全 流 程 中 应 用 了 商 业 化 育 种 软 件 或 平 台 突 破 了 传 统 经 验 育 种 的 限 制 在 育 种 流 程 了 实 现 了 专 业 化 细 分 化 作 业 大 幅 提 升 了 育 种 企 业 和 科 研 机 构 的 育 种 效 率 和 市 场 核 心 竞 争 力 1 2 3 繁 制 种 数 字 化 应 用 自 2017 年 起 农 业 农 村 部 原 农 业 部 共 认 定 2 批 次 共 117 个 国 家 区 域 性 良 种 繁 育 基 地 通 过 在 繁 育 基 地 深 入 开 展 繁 种 制 种 数 字 化 技 术 示 范 推 广 和 应 用 大 大 提 升 了 繁 种 制 种 效 能 和 农 产 品 供 种 保 障 能 力 基 地 普 遍 开 展 了 数 字 化 管 理 技 术 种 子 加 工 包 装 自 动 化 系 统 和 种 子 质 量 控 制 系 统 的 集 成 与 应 用 将 虫 情 监 测 预 警 与 绿 色 防 控 墒 情 监 测 预 警 与 灌 溉 农 机 与 无 人 机 设 备 和 新 型 的 物 联 网 无 人 机 遥 感 无 人 机 驾 驶 等 技 术 结 合 再 配 合 考 种 测 产 植 物 性 状 等 自 动 化 智 能 化 检 测 仪 器 和 装 备 实 现 了 良 种 繁 供 能 力 质 的 飞 跃 在 制 种 方 面 以 张 掖 国 家 级 玉 米 制 种 基 地 为 代 表 的 制 种 基 地 数 字 化 建 设 项 目 正 在 开 展 试 点 示 范 通 过 应 用 智 能 化 和 自 动 化 加 工 设 备 和 田 间 采 集 设 施 实 现 种 子 从 田 间 生 产 收 获 采 集 种 子 烘 干 包 衣 加 工 储 存 管 理 等 流 程 的 数 字 化 自 动 化 控 制 与 数 据 采 集 实 现 了 制 种 效 率 的 稳 步 提 升 和 种 子 质 量 的 源 头 控 制 1 2 4 种 业 数 字 化 推 广 与 应 用 随 着 数 字 思 维 的 深 入 人 心 部 分 种 业 企 业 已 经 抢 抓 数 字 化 带 来 的 发 展 机 遇 实 现 了 企 业 营 销 转 型 升 级 2015 年 由 隆 平 高 科 中 种 集 团 金 色 农 华 等 10 家 国 内 骨 干 种 企 和 现 代 种 业 基 金 联 合 组 建 的 爱 种 网 正 式 上 线 我 国 种 业 数 字 化 营 销 的 时 代 正 式 开 启 11 通 过 开 展 种 子 分 销 电 商 与 精 准 推 广 创 新 种 子 销 售 模 式 突 破 传 统 的 生 厂 商 经 销 商 零 售 商 销 售 模 式 实 施 整 合 营 销 拓 宽 营 销 渠 道 缩 短 中 间 环 节 扩 充 利 润 空 间 并 通 过 电 商 大 数 据 分 析 开 展 潜 在 受 众 群 体 的 精 准 营 销 推 动 种 业 营 销 环 节 向 扁 平 化 发 展 通 过 种 子 标 识 与 追 溯 系 统 种 子 检 测 与 分 析 技 术 开 展 质 量 管 理 与 追 溯 对 种 子 质 量 进 行 管 控 和 保 护 同 时 开 展 市 场 跟 踪 与 行 情 分 析 系 统 的 应 用 对 市 场 行 情 及 种 植 户 反 馈 情 况 进 行 实 时 监 27中 国 农 业 科 技 导 报 24 卷 控 适 时 调 整 营 销 策 略 和 手 段 通 过 电 商 平 台 短 视 频 平 台 微 博 微 信 等 新 媒 体 渠 道 开 展 品 牌 宣 传 和 建 设 部 分 企 业 和 科 研 机 构 已 经 打 造 出 富 有 知 名 度 的 金 字 招 牌 1 2 5 种 业 种 业 监 管 与 服 务 数 字 化 2017 年 中 国 种 业 大 数 据 平 台 正 式 上 线 平 台 按 照 统 一 数 据 格 式 统 一 数 据 接 口 统 一 数 据 应 用 的 原 则 汇 集 了 品 种 审 定 品 种 登 记 品 种 保 护 品 种 推 广 生 产 经 营 许 可 市 场 监 管 等 跨 部 门 跨 行 业 数 据 面 向 种 业 管 理 者 企 业 和 农 民 等 多 元 主 体 提 供 服 务 来 源 可 查 去 向 可 追 责 任 可 究 的 种 业 可 追 溯 体 系 基 本 建 立 12 当 前 随 着 种 子 生 产 经 营 许 可 品 种 审 定 等 政 策 工 作 的 调 整 种 业 大 数 据 平 台 生 产 经 营 管 理 品 种 管 理 种 情 监 测 调 度 等 关 键 业 务 子 系 统 得 到 优 化 底 层 数 据 实 现 部 分 板 块 互 通 完 成 了 与 国 务 院 各 部 委 省 委 基 层 体 系 等 政 务 系 统 的 对 接 平 台 通 过 共 享 节 水 高 抗 机 收 稳 产 高 产 品 种 信 息 数 据 推 动 种 业 和 农 业 高 质 量 发 展 大 大 提 升 了 执 法 效 率 优 化 了 种 业 发 展 环 境 实 现 了 品 种 主 体 和 种 子 信 息 链 的 综 合 查 询 推 进 了 信 息 数 据 实 时 动 态 可 视 化 展 示 品 种 智 能 化 分 析 辅 助 决 策 功 能 初 步 成 型 13 在 种 业 公 共 服 务 方 面 全 国 部 分 省 自 治 区 直 辖 市 如 浙 江 吉 林 黑 龙 江 福 建 等 已 经 初 步 构 建 了 涵 盖 农 作 物 品 种 审 定 品 种 登 记 生 产 经 营 信 息 管 理 种 业 科 研 服 务 等 公 共 服 务 系 统 或 平 台 面 向 科 研 机 构 种 业 企 业 农 户 和 种 子 经 销 商 提 供 价 格 形 势 信 息 审 批 审 定 信 息 管 理 服 务 信 息 成 果 转 化 等 信 息 2 问 题 与 差 距 种 业 数 字 化 发 展 困 境 2 1 科 技 创 新 研 发 层 面 总 体 来 看 部 分 发 达 国 家 已 经 建 立 了 作 物 智 能 设 计 育 种 技 术 体 系 并 以 数 字 技 术 为 驱 动 率 先 进 入 了 常 规 育 种 生 物 技 术 信 息 技 术 人 工 智 能 的 种 业 4 0 时 代 在 数 字 化 育 种 育 种 试 验 商 业 化 育 种 等 方 面 取 得 了 较 多 的 技 术 创 新 和 突 破 对 比 发 达 国 家 当 前 我 国 仍 处 于 以 杂 交 选 育 和 分 子 技 术 辅 助 选 育 为 主 的 种 业 2 0 时 代 至 3 0 时 代 之 间 虽 然 移 动 互 联 网 人 工 智 能 区 块 链 大 数 据 等 技 术 也 在 育 种 研 发 繁 种 制 种 和 市 场 化 等 种 业 关 键 环 节 取 得 了 一 系 列 技 术 成 果 但 是 整 体 来 看 种 业 数 字 化 技 术 研 发 起 步 较 晚 发 展 也 相 对 不 足 尚 未 建 立 起 适 用 于 我 国 的 作 物 智 能 设 计 育 种 技 术 体 系 尤 其 是 与 智 能 设 计 育 种 相 关 的 前 沿 技 术 与 装 备 研 发 方 面 更 为 欠 缺 首 先 是 农 业 生 物 技 术 与 人 工 智 能 大 数 据 物 联 网 等 技 术 的 融 合 不 足 育 种 性 状 遗 传 解 析 育 种 元 件 设 计 表 型 及 代 谢 通 路 合 成 新 材 料 数 字 化 测 试 和 生 物 育 种 智 能 决 策 等 育 种 关 键 环 节 的 技 术 创 新 不 足 仅 在 玉 米 水 稻 等 个 别 作 物 初 步 实 现 了 智 能 设 计 育 种 体 系 的 建 议 其 次 是 引 领 现 代 种 业 发 展 的 底 层 驱 动 技 术 发 展 不 成 熟 传 感 器 技 术 作 为 多 维 大 数 据 驱 动 智 能 设 计 育 种 的 核 心 目 前 在 我 国 的 研 发 仍 停 留 在 初 级 阶 段 国 产 自 主 产 业 化 生 产 的 农 业 传 感 器 种 类 不 到 世 界 的 10 部 分 传 感 器 技 术 如 植 物 本 体 信 息 传 感 器 基 本 处 于 空 白 高 端 农 业 传 感 器 核 心 元 器 件 和 农 业 大 数 据 挖 掘 核 心 算 法 受 制 于 人 尚 未 研 发 出 自 主 可 控 的 农 业 专 用 高 端 智 能 芯 片 14 同 时 国 内 大 多 数 育 种 科 研 机 构 和 企 业 获 取 与 解 析 作 物 基 因 组 及 表 型 组 数 据 的 软 件 平 台 或 设 备 大 多 为 国 外 引 进 自 主 研 发 率 较 低 且 性 能 较 为 单 一 比 如 大 多 数 我 国 自 主 研 发 的 作 物 表 型 数 据 采 集 仪 器 多 局 限 于 单 个 性 状 缺 乏 多 重 性 状 数 据 的 组 合 同 步 自 动 化 获 取 与 解 析 且 大 部 分 仪 器 设 备 之 间 的 数 据 格 式 相 对 较 为 独 立 部 分 软 件 和 设 备 还 存 在 可 操 作 性 和 经 济 性 不 强 等 问 题 与 跨 国 种 业 巨 头 研 发 投 入 的 巨 大 差 距 是 当 前 我 国 种 业 数 字 化 创 新 能 力 不 足 的 深 层 原 因 之 一 跨 国 种 业 公 司 如 孟 山 都 KWS 拜 耳 先 正 达 等 研 发 投 入 占 销 售 额 的 比 重 超 过 12 部 分 超 过 15 而 我 国 A 股 前 3 家 种 业 企 业 隆 平 高 科 登 海 种 业 丰 乐 种 业 在 2019 年 的 研 发 投 入 占 销 售 额 的 比 重 均 在 3 以 下 大 型 种 企 尚 且 如 此 小 型 种 企 的 创 新 研 发 投 入 就 更 加 堪 忧 据 统 计 至 2019 年 末 我 国 种 业 企 业 数 量 接 近 6 500 家 其 中 营 业 收 入 在 3 000 万 元 以 上 的 种 企 仅 占 35 左 右 具 有 创 新 研 发 能 力 的 不 到 100 家 呈 现 小 而 散 的 发 展 局 面 15 受 企 业 规 模 小 资 金 不 足 等 情 况 的 限 制 小 型 企 业 在 研 发 资 金 科 研 人 员 数 量 新 成 果 推 广 等 方 面 的 投 入 普 遍 偏 低 很 难 在 育 种 数 字 化 智 能 化 创 新 研 发 中 实 现 新 发 展 和 新 突 破 2 2 应 用 层 面 2 2 1 数 字 科 技 在 育 种 中 应 用 不 足 首 先 受 制 于 智 能 化 数 字 化 育 种 技 术 产 品 与 装 备 研 发 的 不 2812 期 范 贝 贝 等 我 国 作 物 种 业 数 字 化 发 展 成 效 困 境 与 前 瞻 成 熟 在 实 际 应 用 中 出 现 数 据 分 析 精 确 度 低 多 重 组 学 结 合 松 散 数 据 挖 掘 力 度 不 强 品 种 适 宜 性 不 精 确 等 诸 多 问 题 其 次 由 于 传 统 育 种 家 对 数 字 化 智 能 化 育 种 装 备 及 软 件 的 接 受 程 度 有 限 多 数 还 停 留 在 经 验 育 种 的 阶 段 人 工 智 能 自 动 化 设 备 基 因 编 辑 技 术 的 掌 握 程 度 较 低 信 息 技 术 仍 然 无 法 取 代 育 种 家 在 作 物 育 种 过 程 中 发 挥 的 核 心 作 用 育 种 精 准 度 和 准 确 度 提 升 速 度 较 为 缓 慢 再 者 商 业 化 育 种 管 理 平 台 软 件 或 系 统 的 应 用 不 足 商 业 化 育 种 体 系 尚 未 建 立 目 前 国 内 仅 有 少 数 大 型 种 业 企 业 如 隆 平 高 科 垦 丰 种 业 荃 银 高 科 等 开 展 了 商 业 化 育 种 管 理 平 台 和 软 件 的 应 用 小 型 种 业 企 业 的 应 用 比 例 较 低 2 2 2 种 业 数 据 资 源 整 合 与 利 用 效 率 低 首 先 随 着 数 字 科 技 与 育 种 多 重 组 学 研 究 的 不 断 结 合 育 种 效 率 得 到 大 幅 度 提 升 同 样 育 种 企 业 和 科 研 机 构 的 育 种 数 据 也 呈 现 出 爆 发 式 增 长 包 括 表 型 组 基 因 组 蛋 白 组 转 录 组 分 子 标 记 等 实 验 室 数 据 以 及 田 间 试 验 数 据 数 据 信 息 丰 富 且 相 对 分 散 再 加 上 数 字 化 工 具 应 用 不 足 导 致 数 据 综 合 利 用 率 低 其 次 多 数 种 业 企 业 出 于 商 业 利 益 最 大 化 考 量 将 育 种 过 程 中 产 生 的 数 据 是 作 为 商 业 机 密 对 育 种 材 料 试 验 数 据 流 程 与 方 法 选 择 等 数 据 进 行 商 业 秘 密 保 护 甚 至 每 个 企 业 主 体 都 有 自 身 独 立 的 育 种 软 件 和 系 统 导 致 了 每 个 企 业 都 形 成 了 数 据 孤 岛 对 基 于 数 据 共 享 之 上 的 大 数 据 挖 掘 产 生 了 较 大 阻 碍 再 者 中 国 种 业 大 数 据 平 台 以 及 国 家 作 物 种 质 资 源 库 仅 为 数 据 收 集 提 供 了 框 架 但 在 对 多 年 来 产 生 的 种 质 育 种 和 繁 种 等 相 关 数 据 进 行 有 效 利 用 方 面 依 然 不 足 将 其 整 合 处 理 成 有 效 资 源 方 面 依 然 任 重 道 远 2 2 3 繁 种 制 种 数 字 化 水 平 不 高 传 统 繁 种 基 地 存 在 数 字 化 管 理 程 度 低 种 子 管 理 信 息 收 集 和 网 络 服 务 信 息 沟 通 不 畅 等 问 题 基 地 田 间 数 字 化 基 础 设 施 较 为 薄 弱 水 肥 一 体 化 设 备 大 棚 温 室 控 制 设 备 环 境 监 测 仪 器 智 慧 无 线 灌 溉 设 施 以 及 物 联 网 监 控 平 台 建 设 相 对 不 足 无 法 满 足 繁 种 智 能 化 自 动 化 和 精 细 化 发 展 田 间 试 验 机 械 和 设 备 的 自 动 化 数 字 化 水 平 较 低 由 于 种 植 农 艺 要 求 复 杂 技 术 难 度 较 大 研 制 成 本 较 高 等 原 因 相 关 自 动 化 和 数 字 化 的 装 备 多 数 停 留 在 科 研 层 面 实 际 投 入 田 间 试 验 的 数 量 少 品 种 单 一 无 法 满 足 需 要 16 种 子 加 工 工 艺 较 为 落 后 制 种 机 械 化 自 动 化 和 数 字 化 程 度 不 高 存 在 农 机 农 艺 融 合 不 够 作 业 效 率 不 高 作 业 效 果 不 佳 等 问 题 制 约 了 种 子 质 量 的 提 升 和 农 业 效 率 的 提 高 2 2 4 种 业 成 果 转 化 和 推 广 的 数 字 化 水 平 较 低 首 先 我 国 成 熟 的 全 国 种 业 成 果 转 化 数 字 服 务 平 台 尚 未 形 成 应 将 各 个 社 会 组 织 及 种 业 科 技 成 果 转 化 各 相 关 部 门 的 资 源 和 优 势 进 行 科 学 整 合 并 将 种 业 科 技 研 发 需 求 研 发 人 员 待 转 化 的 成 果 等 信 息 智 能 打 包 归 纳 在 数 字 化 综 合 平 台 17 其 次 我 国 种 业 电 商 还 处 于 探 索 阶 段 农 民 通 过 网 购 渠 道 购 买 种 子 的 比 例 依 旧 较 少 市 场 主 体 仍 集 中 在 批 发 商 电 商 对 于 种 业 销 售 渠 道 再 造 功 能 体 现 不 充 分 再 者 通 过 数 字 化 手 段 及 新 媒 体 渠 道 开 展 品 牌 宣 传 的 种 企 较 少 多 数 种 业 企